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阻燃粘胶阻燃腈纶纺织产品开发与研究
集萃印花网  2011-09-15

    【集萃网观察】经市场调研确定了企业阻燃粘胶/阻燃腈纶纺织产品开发与研究方向,设计并生产了具有典型混纺比意义的纱线及不同组织规格的阻燃织物。织物产品集阻燃性、功能性、舒适性及价格优势于一体,市场前景好。经国家消防装备质量监督检验中心检验,符合阻燃GB/T17591—2006阻燃织物阻燃B1级燃烧性能技术要求。同时,通过不同比例阻燃纤维混比、不同组织规格织物的检验数据对比,表明阻燃织物中阻燃粘胶混比从30%~70%,而对应的阻燃腈纶混比从70%~30%及织物组织规格变化,其阻燃性能基本相近,该系列产品阻燃性能稳定。

  引言:随着科技和现代生活的进步,人们对阻燃纺织品的需求更加迫切,据统计,约50%的火灾事故是因为纺织品不阻燃而引起扩大的。但阻燃纺织品的推广和大量应用又受到现有阻燃纺织品阻燃性、功能性、舒适性和价格成本的制约,本文介绍了新开发的阻燃粘胶/阻燃腈纶纺织产品在这一方面取得的成效。

  1、市场调研、产品开发研究定位

  1.1、从市场对阻燃纺织产品的需求看

  随着科技的发展和纺织工业的进步,纺织产品品种不断增多,其应用范围从人们日常生活扩展到工业、农业、交通运输、军事、航天、卫生、防护等诸多领域;同时,由于大部分纺织品不阻燃而引起的潜在火灾威胁也进一步扩大。据统计,约50%以上的火灾事故是因为纺织品不阻燃而引起扩大的,所以纺织品的阻燃性能引起了世界范围的关注,各国纷纷开展纺织品阻燃技术研究,制订了相应的纺织品阻燃性能测试方法,阻燃制品标准及防护应用法规等,并组织实施。

  随着经济的发展及人民生活水平的提高,人们对阻燃纺织品的需求更加迫切,阻燃纺织品推广很快,现已广泛应用于高层建筑、宾馆、影院、医院、家庭装饰、以及飞机、轮船、火车、汽车的内部装饰和特种人员的防护。由于当前火灾不断发生,给国家和人民生命、财产安全造成巨大损失,为减少火灾发生及降低火灾危害,阻燃系列纺织品开发被提到日程。同时,我国也正在制订和实施强制性使用阻燃纺织品的法规、措施。比如,国家标准GB20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标识》规定,2008年7月1日之后公安部消防局严格要求,凡是使用不符合标准中要求的产品,经消防验收或消防检查不合格的一律不予以通过。它的强制执行将为我国阻燃行业的发展展现了光明前景。

  据专家预测,仅防护服装一项,我国冶金和消防部门年需阻燃服40万套,水电、核工业、地矿等部门需要阻燃服200万套,加上军服等其它需要阻燃服300万套,是一个较大的市场容量。面向廿一世纪研发新一代耐热难燃的纤维材料及其纺织品将是重要的科技项目,因此,阻燃纺织品将会是一个相对发展快、有市场前景的增长型产业,随着经济发展和国家法制的健全,阻燃纺织品在我国具有广阔的市场前景。同时,世界阻燃纺织品市场不断扩大需求,也是必然趋势。

  1.2、从阻燃纺织产品的研究看

  阻燃纺织品的阻燃性、功能性、舒适性和价格成本仍是大量应用的关键。我国早期研发的阻燃面料是由一般面料经阻燃整理的阻燃纺织品,由于不耐洗涤而不具备永久阻燃性;继之先行开发的一些阻燃合成纤维,虽然具有永久阻燃性,极限氧指数也达到较好水平,但服用性较差,且有的在火灾发生时产生熔融滴落物,会对现场人员造成二次伤害;而阻燃王牌芳纶1313纤维纺织品具有非常好的阻燃效果,但价格昂贵,且染色困难,一般用于高要求的特殊产品。综上所述,阻燃纺织品的大量应用,受现有阻燃纺织品阻燃性、功能性、舒适性和价格成本的制约。

  1.3、本企业阻燃纺织品开发与研究定位

  首先,及时抓住了一个机遇。我公司一长期合作单位的阻燃纤维新产品—阻燃粘胶纤维通过了鉴定。该新产品是在完成国家“863”计划研究成果基础上开发的一种具有阻燃抗熔滴性能的高技术纤维新材料。该产品采用新一代阻燃技术—溶胶凝胶技术,使无机高分子阻燃剂在粘胶纤维有机大分子中以互穿网络状态存在,既保证了纤维优良的物理性能,又实现了遇火低烟、无毒、不熔融滴落而只发生碳化,具有自熄效果,碳化后仍能保持纤维原来形状,避免高温熔融滴落物使人员二次伤害的现象;该阻燃粘胶纤维的物理性能与普通粘胶纤维相似,吸湿透气性好,易染色,织物具有良好的手感和穿着舒适性,纤维极限氧指数LOI≥28%,且具有永久阻燃性,废弃物可自然降解,绿色环保。我公司决定进一步加强合作,率先开发该阻燃纤维纺织品。

  继之,又通过认真调研筛选,选择了阻燃腈纶(又称腈氯纶或改性腈纶)纤维,作为与阻燃粘胶纤维混纺的黄金搭档。阻燃腈纶纤维极限氧指数≥28~34.6%,阻燃效果不会因织物的洗涤、熨烫、磨损而发生变化,具有永久阻燃性。阻燃腈纶纤维或其织物的燃烧是比较困难的,即它不能维持燃烧,也不能传播火焰或融滴,当火焰离开时会自行灭失,直接点燃时无熔滴的碳化,从而形成一个附加的阻燃层;阻燃腈纶纤维的物理性能与普通腈纶十分接近,比重大于腈纶,与羊毛相近,回潮率小于2%,具有强度高、弹性好、尺寸稳定的特点,有合成羊毛之称;同时也具有非常好的染色性能和很强的耐化学品性能,其中包括大部分无机酸和盐、有机酸氧化剂和有机化学品,除二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和丙酮外,大部分有机溶剂都不能将它溶解,优于大多数天然纤维和人造纤维,防护功能好。

  综合比较两种阻燃纤维的性能共同点是:(1)极限氧指数(LOI)≥28%,属难燃纤维;(2)遇火低烟、无毒、不熔融滴落,只碳化,避免人员二次伤害;(3)耐洗涤,具有永久阻燃性;(4)易上色,色泽鲜艳,染色性能好;(5)纤物理性能与天然纤维相近,阻燃粘胶与棉相近,阻燃腈纶与羊毛相近,亲肤性好。两种纤维的性能不同点是: (1)阻燃粘胶纤维吸湿性好,回潮率12~14%,阻燃腈纶纤维低吸湿,回潮率1.2~2.0%;(2)阻燃腈纶纤维有很强的耐化学品性能,防护功能好;(3)阻燃腈纶纤维极限氧指数(LOI)更高(最高可达34.6%)。两种阻燃纤维共同点优势突出,相得益彰;不同点差异互补,相辅相成;正适合根据不同需求,设计科学的混纺比(同时与价格因素结合起来)。比如,内衣需要吸湿透气、亲肤,则阻燃粘胶混比高些;又如防护服,要求阻燃效果好,防护功能好,保形性好,则阻燃腈纶混比高些(同时,价格成本也低些)。阻燃粘胶纤维与阻燃腈纶纤维混纺生产阻燃纺织品是难得的黄金搭档。

  2、产品试制、工艺技术设计

  2.1、基于以上理论分析研究,本企业进行了产品开发实践。

  2.1.1、选用阻燃纤维原料如表一

  

  2.1.2、设计典型混比意义的纱线产品如表二

  

  2.1.3、设计不同组织规格的面料如表三

  

  经过探索研究试验,摸清两种阻燃纤维纺纱、织造工艺特点,优化工艺设计及采取了相对应配套的工艺、设备、操作、空调等技术措施,成功生产了上述表二、表三所列系列纱线及面料。

  3、产品阻燃性能检验结果与讨论

  表三所列三种面料经国家消防装备质量监督检验中心检验:氧指数32.4—32.5%,燃烧特征:碳化;达到织物阻燃一级GB/T5454氧指数≥32.0%的要求;垂直燃烧法损毁长度87—98㎜,经向、纬向续燃时间为0,阴燃时间为0。燃烧特征:碳化;达到织物阻燃一级GB/T5455损毁长度≤150㎜,续燃时间≤5S,阴燃时间≤5S,燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧式阴燃的要求。详见表四。

  

  国家消防装备质量监督检验中心检验结果表明:1、所检验织物符合中华人民共和国阻燃机织物GB/T17591-2006阻燃织物阻燃B1级燃烧性能技术要求;2、不同阻燃纤维混比、不同组织规格织物的检验数据对比,表明阻燃织物中,阻燃粘胶混比从30%~70%,而对应的阻燃腈纶混比从70%~30%及织物组织规格变化,其阻燃性能基本相近,该系列产品阻燃性能稳定。作为一个类别的阻燃新产品研究、设计、试验生产,已取得初步成功,为进一步深入试验研究和优化该类产品奠定了基础。希望通过不懈努力研究改进,使该类产品成为集阻燃性、功能性、舒适性及价格优势于一体的优秀阻燃产品。

  结论:

  阻燃粘胶/阻燃腈纶纺织产品,阻燃粘胶混比从30%--70%,而对应的阻燃腈纶混比从70%--30%及组织规格变化,其阻燃性能基本相近,该系列产品阻燃性能稳定。通过不懈努力研究改进,该系列产品在集阻燃性、功能性、舒适性及价格优势于一体方面具有较好的前景。

  来源 朱张林

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